בלי חשמל ורכיבים אלקטרוניים: מחשב מכני שואב את חכמתו מהזיכרון הפיזי

סדנוס -  בעולם מכור לרכיבים הקטנים ביותר וטכנולוגיות טעינה מהירות יותר, צוות מדענים הלך בכיוונים הפוכים על כל הראש, והקימו מחשב מקפיצים.

המקפיצים הם חלקים מכניים שלרוב עשויים ממתכת מחלילה, והם ידועים בשל היכולת שלהם להתכווץ או להתרחב כאשר לוחצים או מושכים, ואז הם חוזרים לצורתם המקורית עם היפוך הכוח.

חוקרים מקולג' סנט אולף ומאוניברסיטת סירקיוז בארצות הברית פיתחו מערכת חישוב מכנית שלא זקוקה למקורות אנרגיה חיצוניים. המערכת הזו שואבת את חוכמתה מכוח המתיחה של המקפיצים ותנועת הפלדה.

התקנים אלו, שאינם זקוקים לסוללות, מבצעים את משימות הלוגיקה והזיכרון באמצעות רכיבים פיזיים, וייתכן שיהפכו לאלטרנטיבה למעבדים אלקטרוניים, כך לפי דיווח באתר "אינטרסטינג אנג'ינירינג".

בהשוואה לאלקטרוניקה מסורתית, מכשירים אלו מתבססים על "זיכרון" הקיים בחומרים הפיזיים (כמו גומי, ששומר על צורתו לאחר ההתרחבות).

מחשב העובד על משיכה

הפרויקט הזה צמח מתוך תבונה פשוטה לגבי העולם הפיזי. אמר ג'וי פולסן, פרופסור לפיזיקה בקולג' סנט אולף: "בדרך כלל אנו מדמיינים זיכרון כמשהו הנמצא בדיסק הקשיח של המחשב או בתוך המוחות שלנו".

והוסיף פולסן: "אבל הרבה חומרי יומיום שומרים סוג של זיכרון לגבי עברם - לדוגמה, הגומי יכול 'לזכור' את כמות הלחץ או ההתרחבות שהוא עבר בעבר. הצוות חיפש להבין האם ניתן להשתמש בחומרי יומיום לא רק כדי לזכור תנועה, אלא גם כדי לעבד מידע - כלומר לבצע חישובים".

בהתבסס על רעיון הזיכרון הפיזי, עיצב הצוות שלוש מערכות מכניות העשויות מעמודי פלדה ומקפיצים.

הכירורדים הללו מבצעים משימות חישוביות מסויימות: אחת פועלת כסופר לפעולות משיכה פיזית, השנייה פועלת כדלת לוגית להבחנה בין קלטים אי זוגיים וזוגיים, והשלישית פועלת כמכשיר שמזכיר את הכוח המוחל.

המערכות הללו מראות יחד ששיתופי מידע מסובכים יכולים להתבצע דרך תנועה מבנית במקום באמצעות אותות חשמליים.

ואמר פולסן: "עכשיו יש לנו שיטה שיטתית לבנות מכונות אלו שיכולות לבצע חישובים פשוטים מבלי צורך בשבב מחשב או מקור אנרגיה".

דרך ארוכה

זה עלול להיראות כמו צעד לאחור, אבל ההשלכות של זה הן עתידיות. כי רכיבי הסיליקון עדינים; הם נמסים בטמפרטורות גבוהות, מתקלקלים בהקרנות גבוהות, ומתקשרים בסביבות כימיות קשות.

אבל מחשבים מכניים אלו מעוצבים להיות עמידים יותר, שם הם פועלים בסביבות שעשויות להערה את המערכות האלקטרוניות האחרות.

למשל, ייתכן שבעתיד תיוולד רגליים מלאכותיות שיכולות לחוש בלחץ ולפעול בזהירות בלי צורך בסוללה, או חיישן בתוך מנוע מטוס המנטר תהליכים בעזרת תנועת המנוע בלבד.

ואמר פולסן: "הממצאים שלנו מייצגים צעד לקראת תכנון חומרים שיכולים לחוש את סביבתן, לקבל החלטות ולאחר מכן להגיב בהתאם. והחומרים הללו לרוב מכונים חומרים חכמים, ומה שלמדנו עשוי לעזור לשפר את חיי האנשים בעקבות רגליים מלאכותיות יותר מגיבים או חדרים אינטראקטיביים חוויתיים".

כדי לפתח טכנולוגיה זו, פולסן מתמקד כיום בהפשטה ובגבולות של המערכות המכניות הללו.

וכעת, סטודנטים בקולג' סנט אולף עובדים על חקר כיצד מספר מתקנים פועלים יחד ואילו השפעות יש נוספות המעורבות, דבר שעשוי להוביל ליצירת רשתות מורכבות יותר.

המחקרים הנוכחיים הללו מתכוונים להפוך את הרכיבים הללו למכונות מפותחות יותר ורב-חלקיות.